关键字： 织物衬里；热流道；开关式多喷嘴 摘　要： 本文分析聚丙烯织物衬里内饰件的热流道注射模塑。介绍了此类模具的结构特点；串接的多个开关式喷嘴的注射；及热流道浇注系统的设计。

汽车内饰用长条的织物衬里的聚丙烯注射件，用低压注射成型模具生产。前些年，这类制品的注射模具依赖进口。它必须采用热流道浇注系统，并用多个开关式喷嘴串接，依次逐点地自动控制注射。在较低的注射压力下，让织物均匀覆贴在动模上。保证织物与塑料黏结复合。制品上无熔合缝，无明显的翘曲变形。这种在织物衬里上注射方法称为模内复合，即IML（in-mould lamination）。宁波华众塑料制品有限公司生产的轿车顶棚后压条，如图1所示。我公司设计和生产了该模具的热流道系统。

1模具的结构设计

1.1制品特征

制品用于轿车顶棚，四周有大圆弧，并有里弯翻边。制品总长970～1007mm，宽

125mm，板厚2.5mm。塑料板投影面积1224mm2。乳白色聚丙烯PP板的里侧，有六个竖立夹卡和六个夹槽座，用来紧固在汽车顶板上。制品上还均布三个十字插头，用作对准定位。PP塑料注射衬里板的造型，如图2所示。上表面有装夹结构和筋条。织物的外表面是斜纹纺织面料，与塑料粘结面是衬绒。注射模开启时，四周放有余量的织物衬布，紧绷在动模的型芯上。

1.2低压串接注射原理

织物衬里内饰件注射的流动和变形分析，如图3所示。塑料熔体在型腔里充模流动时，一侧是光滑模具钢壁面；另一侧是合成纤维衬绒。引起PP熔料的流动剪切速率，对间隙中心层分布不对称。冷却固化后制品中有颇大的残余流动应力。另一方面，动模一侧铺放的织物绒布，使制品两侧的冷却效率相差大。固化制品中有较大残余温差应力。这将使成型制品产生如图3c所示的翘曲变形。因此，制品一侧设有翻边；在长度方向有凸起弧和筋条，提高刚性。要求注射时低压慢充，降低制品的残余应力。实行多浇口顺序开启，无熔合缝，也减小了翘曲变形。

串接式注射原理，如图4所示。注射从中央的开关式喷嘴Z1开始，临近的喷嘴Z2和Z3，只有当熔料前沿经过它们时才打开。最后打开的喷嘴Z4和Z5射出熔料，将型腔充满后，所有的喷嘴必须打开，以实施保压过程。喷嘴的数目和热流道的几何参数应该用计算机模拟软件建立。生产现场已经使用了，具有时间顺序控制的气路(或油路)的多组换向阀。从型腔的中央起始完成的熔料充填，由时间继电器控制这些开关式喷嘴。这种时间控制器与热流道温度控制器合成一个仪表，已经商品化。

在型腔被熔体充填时，从相反方向与熔料前峰相遇是不充许的。这会使织物衬里萎缩起皱。用串接式的几个注射点，传输料流的前锋，保证织物被均匀压在模壁上。在保压阶段，众喷嘴对每个充填区提供相同的低压力降。

1.3模具结构特征

在IML模具内，塑料层在定模一边注射，织物放置在动模型腔内。脱模顶出系统和热流道系统必须设置在定模上。

热流道系统的开关式喷嘴的针阀由气缸启闭，而且脱模顶出板也用气缸驱动。可防止任何漏油污染织物衬里。制品的多余衬里在专用切割机床上切除。

动模上的织物衬里制品必须强化冷却。由于织物的绝热性能使注射制品冷却困难。织物衬里也使注射充模的料流不对称，导致向衬里翘曲变形。在定模的喷嘴区需加强冷却固化，来抵消制品条朝中央的翘曲变形。

2 热流道浇注系统设计

2.1 热流道浇注系统

注塑模采用上海克朗宁KLN技术设备有限公司生产，有五个VMS32气动针阀式分喷嘴。Z1～Z5喷嘴有长5mm倒锥的大浇口，3～3.9mm口径，如图5所示。喷嘴的阀针直径7.5mm，流道直径16mm。由于定模成型面凹进，从图中件6的定位支承座算起，喷嘴长度482～495mm。由于驱动气缸安装在定模固定板中，分喷嘴相对模具中心偏置106～122mm安装。

主流道喷嘴长112mm。下游横流道总长736mm，直径16mm。抵达Z1～Z5喷嘴的各支流道长106～122mm，直径16mm。

流道板长888mm，宽196mm，厚60mm。以平均25mm的空气间隙支架在定模的空腔中。流道板上有五个加热区，各自测温并调节。主流道喷嘴单独加热。由于定模上设置脱模机构，五个分喷嘴很长。本公司对各喷嘴设计二个加热和温控区。有效防止了沿喷嘴流道的温度分布不均匀，消除塑料熔体过热分解的现象。该热流道系统有十六个加热和温度控制区。

2.2 moldflow流动分析

开关式针阀控制的五个浇口，如果不能正确实现顺序控制；或五浇口同时注入型腔，如图6所示，则会产生的四条熔合缝，如图7所示。这些熔合缝使注塑件的强度严重下降，且有严重的翘曲变形。

在织物衬里的注射量412cm3，而热流道系统中加热塑料有780cm3。设置环境温度25℃，熔体温度265℃，模具温度60℃。必须用注射时间控制充模，设定时间3s。让型腔充模流动速率在103～135cm3/s合理范围内。经moldflow流动分析调试，塑件型腔全部充满时间为3.5s。此为速度控制充模转变到压力控制的时间。

在动用moldflow流动分析的热流道系统工具的过程中，设置塑料熔体的针阀式浇口的性能。在针阀控制器的浇口对话框中，输入浇口小端与大端直径3～3.9mm。用时间控制的方法，确定各浇口开启时间。在此塑件的模拟过程中，经多次测试获得料流从Z1浇口，充满型腔体积的45%，到达Z2或Z3的时间为1.85s ；从Z2或Z3到达Z4或Z5的时间为0.97 s，此时已充满型腔体积的76% 。实现了图8的料流前锋的控制后，取得如图9所示的无长条熔合缝的效果。

五个喷嘴浇口同时被针阀关闭时间，经多次测试确定为12s。针阀关闭时间太早，注塑件的保压补缩不充分，影响制品质量。关闭时间太迟，浇口附近塑料熔体冷却，影响针阀关闭动作。要保证浇口附近有220℃以上温度，让塑件有最佳体积收缩率。设置的注射机螺杆控制的保压时间为11s，比浇口关闭提早1s。使得两个控制时间都起作用。针阀关闭所起的作用大，关闭后的型腔压力和锁模力下降很明显。塑件型腔压力降至0，开始了封闭的模内冷却；锁模力从115T降至41T。

moldflow流动分析时，自动调节速度和压力。保压控制经对话框设定，逐步降低保压压力。采用曲线保压能减小保压作用，避免了过保压现象。注入模具的最大注射压力，在1.8s时达660×105Pa。塑件型腔压力在4s时达到最高，500×105Pa。到6s时，型腔大部分已降至160×105Pa。实现了长时间的低压保压。

这次流动分析对注塑件采用表面模型(Fusion)类型网格划分，网格单元30589个。方案的工艺设置很重要。尽管计算机分析一次时间很长，必须多次设定各喷嘴针阀开关时间，才能达到无缝注射。计算机流动分析，对注射生产现场有指导意义。

参考文献

[1]D Frenkler and H Zawistowski. Hot Runner in Injection moulds. Rapra Technology Ltd. UK. 2001.

[2]王建华，徐佩弦. 注射模的热流道技术[M]. 北京:机械工业出版社.2006.

[3]单岩，王蓓，王刚. Moldflow模具分析技术基础[M]. 北京:清华大学出版社.2004